36 giống lúa đã được giải mã gen

Được sự hỗ trợ của các nhà khoa học Anh, các nhà khoa học của Viện Di truyền nông nghiệp đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Giải mã gen một số giống lúa địa phương của Việt Nam”.

Đây là Dự án trong Chương trình hợp tác quốc tế về khoa học và công nghệ giữa Bộ Khoa học và Công nghệ với Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Sự sống và Công nghệ Sinh học, Vương quốc Anh (BBSRC).

Dự án đã được thực hiện từ tháng 1.2011 cho tới tháng tháng 6.2013. TS Lê Huy Hàm, Viện trưởng Viện Di truyền Nông nghiệp cho biết, về lịch sử nghiên cứu giải trình tự genome trước năm 1990 mới chỉ có các sinh vật có kích thước hệ gen nhỏ được giải mã hoàn thiện: “Các tiến bộ trong công nghệ giải trình tự genome phát triển nhanh chóng, đặc biệt từ năm 2002 trở lại đây nhờ sự phát triển của các thiết bị công nghệ và hệ thống siêu máy tính”.

Tính đến tháng 3 năm nay, trên thế giới đã có khoảng 5.000 loài thực vật như cây rau, cây cỏ, cây lương, cây công nghiệp và cây dược liệu… và các loại côn trùng như cá, chim, thú đã được giải mã genome. Thế giới cũng đã có nhiều nghiên cứu giải trình tự hoàn chỉnh gen của lúa trồng.

Ví dụ như Dự án nghiên cứu giải trình tự genome cho giống lúa Nipponbare thuộc loài phụ Japonica do công ty Mosanto thực hiện; nghiên cứu genome của Thượng Hải đã nhận được 3,8 triệu USD để thành lập bản đồ  vật lý cho giống lúa Indica:
93 - 11 và PA 64s... Đối với việc giải trình tự genome của một giống lúa thì hiện đang được tính bằng tuần, thậm chí vài ngày. Và đã có hàng nghìn dòng, giống lúa khác nhau trên thế giới được giải trình tự.

Cũng theo Tiến sĩ Lê Huy Hàm, Việt Nam nằm trong vùng Đông Nam Á, nơi có điều kiện khí hậu đặc trưng của vùng cận nhiệt đới gió mùa và ôn đới cùng với nền văn minh nông nghiệp lâu đời nên Việt Nam có nguồn tài nguyên cây trồng rất phong phú và đa dạng, đặc biệt là tài nguyên di truyền cây lúa.

Với nhiều tập đoàn giống lúa địa phương phong phú, đa dạng và rất nhiều nguồn gen lúa có đặc tính nông sinh học quý như chịu hạn, chịu mặn, kháng rầy nâu, đạo ôn, khô vằn… nhưng tài nguyên lúa bản địa chưa được đưa vào khai thác một cách hệ thống phục vụ công tác nghiên cứu và chọn tạo giống.

Chủ nhiệm đề tài “Giải mã genome một số giống lúa bản địa của Việt Nam” - TS Khuất Hữu Trung cho biết, ở Việt Nam hiện nay chưa có một cơ sở nghiên cứu nào đủ trang thiết bị, kỹ thuật để giải mã hoàn chỉnh một hệ gen của một loài thực vật bậc cao.

Thông qua dự án này, nhóm các nhà khoa học Việt Nam đến từ các viện nghiên cứu về lúa đã hợp tác với các nhà khoa học của Vương quốc Anh tiến hành giải mã gen 36 giống lúa bản địa của Việt Nam.

Cơ sở dữ liệu của 36 giống lúa đã giải mã là nguồn quý giá để tầm soát các gen chức năng như kháng rầy nâu, đạo ôn, bạc lá, chịu hạn, chịu mặn, gen chất lượng, gen thơm; định vị chính xác các gen đích trên bản đồ, thiết kế các marker chức năng là những market liên kết chặt với các gen đích giúp chọn lọc cá thể mang gen đích một cách chính xác phục vụ công tác lại tạo giống.

Theo TS Lê Huy Hàm, nếu các giống lúa hiện đại được bổ sung các gen cổ này, việc Việt Nam sở hữu những giống lúa đặc chủng là hoàn toàn có thể. Việc giải mã hoàn chỉnh hệ gen cây lúa mở ra hướng nghiên cứu về genome học và ứng dụng tin sinh học để khai thác trình tự genome (hệ gen) phục vụ công tác nghiên cứu và chọn tạo giống lúa mới có năng suất cao.

Kết quả đề tài sẽ góp phần không nhỏ vào việc bảo đảm an ninh lương thực quốc gia.

Nhân giống nguồn gen tốt

TS Khuất Hữu Trung - Chủ nhiệm đề tài cho hay, nhóm nghiên cứu đã chọn 6 loại lúa như tập đoàn lúa chất lượng, lúa chịu hạn, lúa chịu mặn, lúa kháng rầy nâu, lúa kháng đạo ôn và lúa kháng bạc lá, làm nguyên liệu nghiên cứu.

Các phương pháp được áp dụng để tiến hành nghiên cứu là phương pháp điều tra, thu thập mẫu lúa; phương pháp đánh giá mô tả đặc điểm hình thái; đặc tính nông học; phương pháp tách chiết AND tổng số; phương pháp kiểm tra nồng độ tinh sạch của AND…

Sau 30 tháng thực hiện, với sự nỗ lực của các nhà khoa học Việt Nam và Vương quốc Anh, nhóm nghiên cứu đã công bố được 36 giống lúa bản địa, khẳng định chủ quyền quốc gia về nguồn gốc và sự đa dạng di truyền nguồn gen lúa của Việt Nam, góp phần thúc đẩy thương mại hóa, nâng cao giá trị thương hiệu cho sản phẩm lúa gạo Việt Nam trên thế giới.

Theo TS Khuất Hữu Trung, trong thời gian tới, toàn bộ cơ sở dữ liệu về trình tự genome của các dòng/giống lúa ưu tú đã giải mã sẽ được chuyển giao cho Trung tâm Quỹ gen phục vụ công tác nhân giống, lưu giữ, bảo tồn và khai thác có hiệu quả các nguồn gen lúa bản địa.

Trên cơ sở này sẽ tiến hành các nghiên cứu về di truyền, chức năng gen, về sinh lý, sinh hóa, trao đổi chất, bảo tồn và chọn tạo các giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt có khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi của môi trường để sẵn sàng ứng phó với những biến đổi khí hậu góp phần nâng cao thu nhập cho người nông dân và giữ ổn định xã hội.

TS Lê Huy Hàm cho biết, giai đoạn 2 của Dự án sẽ tiếp tục giải mã bộ gen của 600 giống lúa. Đây sẽ là cơ hội tạo số lượng trình tự genome đủ lớn nhằm đáp ứng điều kiện cần và đủ để các nhà chọn giống Việt Nam có thể chủ động lập bản đồ đa hình nucleotide đơn (SNPs), xây dựng hệ thống marker (đánh dấu) với mật độ dày đặc cho quần thể. Đồng thời, việc nghiên cứu tiếp đề tài sẽ khai thác sử dụng dữ liệu đã có, đào tạo nhân lực tiến tới làm chủ hoàn toàn việc giải mã, khai thác, sử dụng công cụ genome trong chọn tạo giống cây trồng…

Thứ trưởng Trần Việt Thanh cũng nhấn mạnh, thành công giai đoạn vừa qua của dự án là cơ sở để chúng ta tiếp tục tin tưởng vào những nội dung hợp tác tiếp theo.

Cùng với phía Vương quốc Anh, Bộ Khoa học và Công nghệ phối hợp với Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn sẽ tiếp tục hỗ trợ cho nhóm các nhà khoa học Việt Nam hợp tác với các nhà khoa học của Anh tiếp tục giải mã các giống lúa có các đặc tính quan trọng, xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu và chọn tạo giống lúa, tiến tới tương lai xây dựng phòng thí nghiệm quốc gia về phân tích genome cho lúa và các cây trồng khác của Việt Nam. Kết quả thành công của dự án làm sâu sắc thêm mối quan hệ hợp tác tốt đẹp của hai quốc gia trong 40 năm qua.